Skaper fremtidens sol-silisium

Neste år åpner Elkem Solars mye omtalte fabrikk for silisium til solceller i Kristiansand. All produksjon er allerede er solgt, men Elkem hviler ikke på laurbærene; det unike produksjonskonseptet utvikles videre.

Fakta om prosjektet

Prosjektdeltakere: Elkem Solar, NTNU og SINTEF

Varighet: Januar 2005-desember 2007

- Akkurat nå er det gylne tider for silisiumindustrien på grunn av stor mangel på silisium. Men om to-tre år vil det se annerledes ut, sier Ragnar Tronstad, teknologidirektør ved Elkem Solar.

- Konkurransen vil bli tøffere både når det gjelder pris og materialegenskaper. Elkem Solar skal være konkurransedyktige langt inn i fremtiden. Derfor må vi utvikle konseptet videre, sier han.

"Elkem bruker sin metallurgikunnskap til å lage billigere og bedre solceller.  (Foto: sfx/dynamics)"
"Elkem bruker sin metallurgikunnskap til å lage billigere og bedre solceller.  (Foto: sfx/dynamics)"

Selskapet har fått RENERGI-støtte til et treårig utviklingsprosjekt som strekker seg frem til utgangen av 2007.

Prosjektet gjelder utvikling av en metallurgisk prosess for produksjon av silisium med lavt innhold av grunnstoffet bor, for anvendelse i solcelleindustrien.

Resultatene er så lovende at det nå er besluttet å bygge et produksjonsanlegg, og det er utviklet prosessalternativer som forventes å gi resultater i kommende fabrikker.

Lavere energibruk

Silisium til solceller må ha en høy renhetsgrad for å gi tilfredsstillende energiproduksjon. Tradisjonelt fremstilles høyren silisium til solceller via dampform, deretter tilbake til fast form.

Dette krever 75-130 kilowattimer kraft per kilo silisium. Siden 2001 har Elkem jobbet frem et nytt fremstillingskonsept, som skal tas i bruk i fabrikken som åpner neste år.

Elkem tar utgangspunkt i et metallurgisk silisium med en renhet på 99 prosent. Urenhetene fjernes gjennom fire raffineringssteg.

Energiforbruket er bare 10-30 kilowattimer per kilo silisium, og produktet får solcellerenhet. I tillegg kan de fleste avgangsmaterialer i verdikjeden resirkuleres.

- Tilbakemeldinger fra kunder som har testet materialet, har vært svært gode, forteller Tronstad.

Videreutvikler konseptet

I prosjektet bedres prosesstrinnet for fjerning av bor, en av kjerneprosessene i den metallurgiske prosessruten. Dette er nødvendig for å oppnå en solcellekvalitet med 100 prosent råstoff fra Elkem Solar-prosessen.

Produktiviteten er forventet å bli bedre, og silisiumet bedre tilpasset en forventet kvalitetsutvikling på solceller.

- Vi modellerer videreføringen av silisiumraffineringen basert på resultatene fra første utviklingsfase. Det vi kommer frem til skal brukes i et senere fabrikkanlegg. Et pilotanlegg basert på de nye ideene vil bli bygd i løpet av neste år, sier Tronstad.

 

Omfattende forskning

I tillegg til å arbeide med prosessmodeller og kartlegging av forurensingsfaser, har det vært nødvendig å fokusere på analysemetodikk som håndterer svært lave konsentrasjoner av forurensinger.

Mye arbeid er gjort ved NTNU for å gjøre et massespektrometer i stand til å analysere svært rene metaller.

Dette er fulgt opp med en parallell utvikling av analysemetodikk i Elkem Solar. Utvikling av analysemetodikk og nye prosessmodeller har bidratt til økt kunnskap i to av rensetrinnene i verdikjeden.

- Vi har fått veldig verdifulle tilbakemeldinger gjennom prosjektet. Så langt ser det svært lovende ut med hensyn til forbedrede prosesskonsepter i kommende industrianlegg, men det er omfattende arbeid, og mye gjenstår.

- Jeg regner med at det neste teknologikonseptet vil være klar om tre års tid, sier Tronstad.

Powered by Labrador CMS